CN101935560B

CN101935560B - 一种甲醇柴油微乳液及其制备方法

Info

Publication number: CN101935560B
Application number: CN 201010276722
Authority: CN
Inventors: 罗勇; 周长连; 杨维成; 谭树波
Original assignee: Shanghai Kaiyingda Chemical Engineering Design & Consultant Co Ltd; SHANGHAI RESEARCH Institute OF CHEMICAL INDUSTRY TIANFU ENERGY TECHNOLOGY Co LED; Shanghai Research Institute of Chemical Industry SRICI
Current assignee: Shanghai Kaiyingda Chemical Engineering Design & Consultant Co., Ltd.; Shanghai Research Insitute of Chemical Industry Tianfu Energy Technology Co., Led.; Shanghai Research Institute of Chemical Industry SRICI
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2030-09-09
Also published as: CN101935560A

Abstract

本发明涉及一种甲醇柴油微乳液及其配制方法，根据微乳化理论，利用改性甲醇(15～50)重量份、表面活性剂(0.1～5)重量份、柴油(40～60)重量份及助溶剂(8～20)重量份等基础原料配制出一种甲醇柴油微乳液。与现有技术相比，本发明解决了现有甲醇柴油稳定性差、闪点低、热值低、遇水分层等技术难题，具有制备工艺简单、甲醇添加量大、燃烧性能良好、且排放指标符合环保要求等优点。

Description

一种甲醇柴油微乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种能够直接用于柴油发动机的替代燃料，尤其是涉及一种甲醇柴油微乳液及其制备方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展和人民生活水平的提高，我国对能源的需要日趋增大，以石油为原料的液体燃料消耗持续增长。与此同时，传统的石油资源日渐匮乏。据统计，世界范围内石油可开采量大约为1200亿～1400亿吨，按世界石油年消耗量30亿～32亿吨估计，还可维持40～50年。因此，研究与开发替代燃料势在必行。国际车用燃料发展趋势及我国能源政策都明确指出，汽车要逐步减少矿石燃料的使用，扩大醇类燃料及生物燃料的用量。Hamelinck指出，目前甲醇和Fischer-Tropsch法合成燃料是最好的动力燃料。其中甲醇原料来源十分广泛，价格便宜，其制造工艺十分成熟。甲醇含氧量高，有利于实现燃料的无烟燃烧，使得CO、HC排放量减少。

柴油机热效率比汽油机高，低速大扭矩特性、可靠性好，甲醇在柴油机中的应用将带来更多的节能效果。将甲醇作为超低排放的燃料在国内外已经得到了一些应用。

公开的甲醇柴油专利已有不少：公开号为200610012869.3的中国发明专利提供了一种环保甲醇柴油的配制方法，其主要成分质量百分比为：改性生物柴油40～90％，甲醇10～60％，石化柴油0～30％，通过用有机或无机酸对生物柴油进行化学改性，解决了甲醇与柴油的互溶性问题；公开号为200610009735.6的中国发明专利通用甲醇柴油及其配置方法，其主要成分重量百分比为：甲醇10～80，柴油70～10，助剂5～10；公开号为200810069261.3的中国发明专利其主要成分重量百分比为：甲醇1～35％，柴油61～80％，MTBE2～5％，油酸1～5％，正己烷0.2～0.5％，异丙醇0.3～0.5％，叔丁醇0.25～0.6％，浓茶水1～2％，植物油酸和浓茶水有很好助溶作用，解决了甲醇大比例加入后的混溶和分层问题，MTBE、正己烷、叔丁醇等用于改善混溶燃料的燃烧性能，提高甲醇柴油的冷启动性和抗爆性。公开号为200810201005.5的中国发明专利，其组成按体积比为：柴油60～85份，甲醇10～30份，油酸0.5～2份，石油醚0.5～1.5份，乙酸乙酯1～2份，二茂铁0.5～1.2份，亚硝酸异戊酯0.3～1.5份，及少量正丁醇和异戊醇各约0.5～1.2份，据称解决醇油易分层和低温冷启动不良的难题。

现有技术中甲醇柴油的种类虽然很多，但存在明显不足：一、甲醇柴油添加助溶剂价格较高；二、放置时易分层；三、闪点低，易着火不安全；四、甲醇柴油十六烷值较低，很难达到柴油机使用标准(大于50)；五、甲醇柴油对发动机油路及气缸金属部分、以及对连接管路橡塑件都存在腐蚀和溶胀问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种制备工艺简单、甲醇添加量大、燃烧性能良好、且排放指标符合环保要求的甲醇柴油微乳液及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种甲醇柴油微乳液，其特征在于，该微乳液包括以下组成和重量份含量：

组分重量份

改性甲醇 15～50；

表面活性剂 0.1～5；

柴油 40～60；

助溶剂 8～20。

所述的改性甲醇由以下各组分按重量份混合配制而成，其配比如下：

组分重量份

甲醇 70～96；

十六烷值改进剂 3～10；

闪点提高剂 1～7；

着火添加剂 0.01～1；

润滑剂 0.001～1；

抗磨剂 0.001～1；

抗氧剂 0.001～1；

防腐蚀剂 0.001～1。

所述的十六烷值改进剂选自硝酸异辛酯、硝酸异戊酯、一缩二乙二醇硝酸酯、二缩三乙二醇二硝酸酯中的一种或几种互配而成；所述的闪点提高剂选自水、乙二醇、季戊四醇中的一种或几种互配而成；所述的着火添加剂选自醋酸丁酯、酯醋酸乙烯酯、环戊二茂铁、草酸二丁酯、甲基叔丁基醚中的一种或几种互配而成；所述的润滑剂选自脂肪醇润滑剂、植物油、三羟甲基丙烷酯、市售柴油机润滑剂CD30、CD40、CD50中的一种或几种互配而成；所述的抗磨剂选自氯化石蜡、丙二醇、三乙醇胺、油酸、亚油酸、蓖麻酸中的一种或几种互配而成；所述的抗氧剂选自2，6-二叔丁基对甲酚、N，N-二仲丁基对苯二胺、市售HN-K101抗氧剂中的一种或几种互配而成；所述的防腐蚀剂选自苯并三氮唑、N-甲基吗啉、市售腐蚀抑制剂EC1023A、NET114腐蚀抑制剂。

所述的十六烷值改进剂优选硝酸异辛酯、一缩二乙二醇硝酸酯、二缩三乙二醇二硝酸酯中的一种或几种互配而成；所述的着火添加剂优选环戊二茂铁、酯醋酸乙烯酯的一种或几种互配而成；所述的润滑剂优选植物油或三羟甲基丙烷酯；所述的抗磨剂优选丙二醇、三乙醇胺、氯化石蜡中的一种或几种互配而成；所述的抗氧剂优选2，6-二叔丁基对甲酚；所述的防腐蚀剂优选苯并三氮唑。

所述的表面活性剂选自吐温20、吐温21、吐温40、吐温60、吐温61、吐温80、吐温81、吐温85、司盘20、司盘60、司盘65、司盘80、司盘85、OP 4、OP7、OP 9、OP 10中的一种或几种互配，互配的复合表面活性剂HLB为3～6。

所述的表面活性剂优选吐温85、司盘65、司盘85、司盘60、OP 10中的一种或几种互配而成，互配的复合表面活性剂HLB优选3.6～5.6。

所述的助溶剂为丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、辛醇、正戊醇、异戊醇、正癸醇、正辛醇、蓖麻油、油酸、260#溶剂油、精制煤焦油中的一种或几种。

所述的助溶剂优选丁醇、异丁醇、正癸醇、正辛醇、蓖麻油、精制煤焦油中的一种或几种互配而成。

一种甲醇柴油微乳液的制备方法，其特征在于，该方法首先将甲醇70～96重量份加入反应釜，在搅拌条件下加十六烷值改进剂3～10重量份；闪点提高剂1～7重量份；着火添加剂0.01～1重量份；润滑剂0.001～1重量份；抗磨剂0.001～1重量份；抗氧剂0.001～1重量份；防腐蚀剂0.001～1重量份至所有原料全部溶解制备出改性甲醇，再加入柴油及表面活性剂，高速搅拌下加入助溶剂至溶液澄清透明，得到甲醇柴油微乳液。

所述的柴油为市售柴油。

与现有技术相比，本发明根据微乳液形成原理，提供了一种甲醇柴油微乳液的配制方法，本发明甲醇柴油微乳液制备工艺简单、甲醇添加量大、燃烧性能良好、且排放指标符合环保要求。

本发明所配制的甲醇柴油微乳液主要技术指标符合国家对车用甲醇汽油的有关标准。

本发明具有以下优点：

1、本发明甲醇柴油微乳液配制工艺简单；

2、本发明采用助溶剂成本低廉，助溶效果好，热值高，所配制的甲醇柴油微乳液长期放置不分层。

3、本发明甲醇柴油微乳液可以直接用于柴油发动机，无需改装，成功解决了甲醇柴油对发动机油路及气缸金属部分、以及对连接管路橡塑件都存在腐蚀和溶胀等问题。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

改性甲醇配制：将3Kg甲醇加入反应釜中，搅拌条件下加入3g环戊二茂铁，200g硝酸异辛酯，100g一缩二乙二醇硝酸酯，100g乙二醇，100g季戊四醇，3g脂肪醇润滑剂，2g苯并三氮唑，3g氯化石蜡，1g2，6-二叔丁基对甲酚，加料完毕后搅拌至溶液澄清透明得改性甲醇。

助溶剂配制：将1Kg丁醇、5Kg异丁醇、3Kg蓖麻油、5Kg煤焦油加入反应釜搅拌至混合均匀得到助溶剂。

甲醇柴油微乳液制备，在制备的改性甲醇中，加入4.3Kg柴油、150g司盘65、50g OP10，剧烈搅拌条件下加入上述配制的助溶剂2kg，搅拌20分钟得到澄清透明的甲醇柴油微乳液。

实施例2

改性甲醇配制：将4Kg甲醇加入反应釜中，搅拌条件下加入4g环戊二茂铁，210g硝酸异辛酯，110g一缩二乙二醇硝酸酯，110g乙二醇，80g季戊四醇，3g脂肪醇润滑剂，2g苯并三氮唑，3.1g氯化石蜡，1.2g 2，6-二叔丁基对甲酚加料完毕后搅拌至溶液澄清透明得改性甲醇。

助溶剂配制：将1Kg丁醇、3Kg异丁醇、1Kg蓖麻油、8Kg煤焦油加入反应釜搅拌至混合均匀得到助溶剂。

甲醇柴油微乳液制备，在制备的改性甲醇中，加入3Kg柴油、100g司盘85、70g司盘65、60g OP10剧烈搅拌条件下加入上述配制的助溶剂2.26kg，搅拌20分钟得到澄清透明的甲醇柴油微乳液。

实施例3

改性甲醇配制：将1.5Kg甲醇加入反应釜中，搅拌条件下加入1g环戊二茂铁，100g硝酸异辛酯，50g一缩二乙二醇硝酸酯，40g乙二醇，60g季戊四醇，1g脂肪醇润滑剂，1.5g苯并三氮唑，1.3g氯化石蜡，0.5g2，6-二叔丁基对甲酚加料完毕后搅拌至溶液澄清透明得改性甲醇。

助溶剂配制：将1Kg丁醇、4.5Kg异丁醇、2Kg蓖麻油、7Kg煤焦油加入反应釜搅拌至混合均匀得到助溶剂。

甲醇柴油微乳液制备，在制备的改性甲醇中，加入7Kg柴油、30g司盘85、20g司盘65、30g吐温85，剧烈搅拌条件下加入上述配制的助溶剂1.17kg，搅拌20分钟得到澄清透明的甲醇柴油微乳液。

实施例4

改性甲醇配制：将2Kg甲醇加入反应釜中，搅拌条件下加入1g环戊二茂铁，90g硝酸异辛酯，60g一缩二乙二醇硝酸酯，45g乙二醇，70g季戊四醇，1g脂肪醇润滑剂，1.5g苯并三氮唑，1.6g氯化石蜡，1.3g 2，6-二叔丁基对甲酚加料完毕后搅拌至溶液澄清透明得改性甲醇。

助溶剂配制：将1Kg正辛醇、2.5Kg异丁醇、2Kg蓖麻油、6Kg煤焦油加入反应釜搅拌至混合均匀得到助溶剂。

甲醇柴油微乳液制备，在制备的改性甲醇中，加入6Kg柴油、45g司盘85、15g司盘65、25g OP10，剧烈搅拌条件下加入上述配制的助溶剂1.73kg，搅拌20分钟得到澄清透明的甲醇柴油微乳液。

实施例5

改性甲醇配制：将3Kg甲醇加入反应釜中，搅拌条件下加入3g环戊二茂铁，200g一缩二乙二醇硝酸酯，100g二缩三乙二醇二硝酸酯，100g乙二醇，3g脂肪醇润滑剂，2g苯并三氮唑，3g氯化石蜡，1.2g 2，6-二叔丁基对甲酚加料完毕后搅拌至溶液澄清透明得改性甲醇。

助溶剂配制：将1Kg正癸醇、5Kg异丁醇、3Kg蓖麻油、1Kg正辛醇、5Kg煤焦油加入反应釜搅拌至混合均匀得到助溶剂。

甲醇柴油微乳液制备，在制备的改性甲醇中，加入4.3Kg柴油、100g司盘85、50g司盘65、40g OP10、10g吐温85，剧烈搅拌条件下加入上述配制的助溶剂2kg，搅拌20分钟得到澄清透明的甲醇柴油微乳液。

实施例6

改性甲醇配制：将2.5Kg甲醇加入反应釜中，搅拌条件下加入1.5g环戊二茂铁，150g一缩二乙二醇硝酸酯，80g二缩三乙二醇二硝酸酯，70g乙二醇，1.6g脂肪醇润滑剂，1g苯并三氮唑，1g氯化石蜡，1.3g 2，6-二叔丁基对甲酚加料完毕后搅拌至溶液澄清透明得改性甲醇。

助溶剂配制：将1Kg正辛醇、5Kg异丁醇、3Kg蓖麻油、9Kg煤焦油加入反应釜搅拌至混合均匀得到助溶剂。

甲醇柴油微乳液制备，在制备的改性甲醇中，加入6Kg柴油、120g司盘60、30g司盘65、50g OP10，剧烈搅拌条件下加入上述配制的助溶剂1kg，搅拌20分钟得到澄清透明的甲醇柴油微乳液。

实施例7

改性甲醇配制：将7Kg甲醇加入反应釜中，搅拌条件下加入10g环戊二茂铁，1Kg硝酸异辛酯，2Kg一缩二乙二醇硝酸酯，4Kg水，3Kg季戊四醇，1Kg植物油润滑剂，1KgN-甲基吗啉，1Kg丙二醇，1Kg市售HN-K101抗氧剂，加料完毕后搅拌至溶液澄清透明得改性甲醇。

助溶剂配制：将2Kg丁醇、10Kg异丁醇、6Kg蓖麻油、10Kg煤焦油加入反应釜搅拌至混合均匀得到助溶剂。

甲醇柴油微乳液制备，取上述制备的改性甲醇15Kg，加入60Kg柴油、3.7Kg司盘65、1.3Kg OP10，剧烈搅拌条件下加入上述配制的助溶剂20Kg，搅拌20分钟得到澄清透明的甲醇柴油微乳液。

实施例8

改性甲醇配制：将96Kg甲醇加入反应釜中，搅拌条件下加入1Kg酯醋酸乙烯酯，10Kg硝酸异戊酯，1Kg 乙二醇，1Kg市售柴油机润滑剂CD30，1Kg市售腐蚀抑制剂EC1023A，1Kg氯化石蜡，1Kg 2，6-二叔丁基对甲酚加料完毕后搅拌至溶液澄清透明得改性甲醇。

甲醇柴油微乳液制备，取上述制备的改性甲醇50Kg，加入40Kg柴油、60g司盘60、25g司盘65、15g OP10，剧烈搅拌条件下加入上述配制的助溶剂8Kg，搅拌20分钟得到澄清透明的甲醇柴油微乳液。

Claims

1.一种甲醇柴油微乳液，其特征在于，该微乳液包括以下组成和重量份含量：

所述的表面活性剂选自吐温20、吐温21、吐温40、吐温60、吐温61、吐温80、吐温81、吐温85、司盘20、司盘60、司盘65、司盘80、司盘85、OP 4、OP 7、OP 9、OP 10中的一种或几种互配，互配的复合表面活性剂HLB为3～6；

2.根据权利要求1所述的一种甲醇柴油微乳液，其特征在于，所述的十六烷值改进剂选自硝酸异辛酯、硝酸异戊酯、一缩二乙二醇硝酸酯、二缩三乙二醇二硝酸酯中的一种或几种互配而成；所述的闪点提高剂选自水、乙二醇、季戊四醇中的一种或几种互配而成；所述的着火添加剂选自醋酸丁酯、酯醋酸乙烯酯、环戊二茂铁、草酸二丁酯、甲基叔丁基醚中的一种或几种互配而成；所述的润滑剂选自脂肪醇润滑剂、植物油、三羟甲基丙烷酯、市售柴油机润滑剂CD30、CD40 、CD50中的一种或几种互配而成；所述的抗磨剂选自氯化石蜡、丙二醇、三乙醇胺、油酸、亚油酸、蓖麻酸中的一种或几种互配而成；所述的抗氧剂选自2，6-二叔丁基对甲酚、N,N-二仲丁基对苯二胺、市售HN-K101抗氧剂中的一种或几种互配而成；所述的防腐蚀剂选自苯并三氮唑、N-甲基吗啉、市售腐蚀抑制剂EC1023A、NET114腐蚀抑制剂。

3.根据权利要求2所述的一种甲醇柴油微乳液，其特征在于，所述的十六烷值改进剂优选硝酸异辛酯、一缩二乙二醇硝酸酯、二缩三乙二醇二硝酸酯中的一种或几种互配而成；所述的着火添加剂优选环戊二茂铁、酯醋酸乙烯酯的一种或几种互配而成；所述的润滑剂优选植物油或三羟甲基丙烷酯；所述的抗磨剂优选丙二醇、三乙醇胺、氯化石蜡中的一种或几种互配而成；所述的抗氧剂优选2，6-二叔丁基对甲酚；所述的防腐蚀剂优选苯并三氮唑。

4.根据权利要求1所述的一种甲醇柴油微乳液，其特征在于，所述的表面活性剂优选吐温85、司盘65、司盘85、司盘60 、OP 10中的一种或几种互配而成，互配的复合表面活性剂HLB优选3.6～5.6。

5.根据权利要求1所述的一种甲醇柴油微乳液，其特征在于，所述的助溶剂优选丁醇、异丁醇、正癸醇、正辛醇、蓖麻油、精制煤焦油中的一种或几种互配而成。

6.一种如权利要求1所述的甲醇柴油微乳液的制备方法，其特征在于，该方法首先将甲醇70～96重量份加入反应釜，在搅拌条件下加十六烷值改进剂3～10重量份；闪点提高剂1～7重量份；着火添加剂0.01～1重量份；润滑剂0.001～1重量份；抗磨剂0.001～1重量份；抗氧剂0.001～1重量份；防腐蚀剂0.001～1重量份至所有原料全部溶解制备出改性甲醇，再加入柴油及表面活性剂，高速搅拌下加入助溶剂至溶液澄清透明，得到甲醇柴油微乳液。